高中化學(xué)選修四第二章第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向

1、學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求1 1、理解能量判據(jù)、熵的概念、理解能量判據(jù)、熵的概念2 2、利用能量判據(jù)判斷反應(yīng)進(jìn)行的、利用能量判據(jù)判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向方向3 3、利用熵變判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向、利用熵變判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向1、生活中的自發(fā)過(guò)程、生活中的自發(fā)過(guò)程(1)自然界中水由高處往低處流，而不會(huì)自動(dòng)自然界中水由高處往低處流，而不會(huì)自動(dòng)從低處往高處流；從低處往高處流；(2)生活中電流總是從電位高的地方向電位低生活中電流總是從電位高的地方向電位低的地方流動(dòng)，其反方向也不會(huì)自動(dòng)進(jìn)行；的地方流動(dòng)，其反方向也不會(huì)自動(dòng)進(jìn)行；(3)生活中一般在室溫下，冰塊會(huì)融化；鐵器生活中一般在室溫下，冰塊會(huì)融化；鐵器暴露在潮濕空氣中會(huì)生銹

2、；甲烷和氧氣的混暴露在潮濕空氣中會(huì)生銹；甲烷和氧氣的混合氣體遇明火就燃燒，這些過(guò)程都是自發(fā)的，合氣體遇明火就燃燒，這些過(guò)程都是自發(fā)的，其逆過(guò)程就是非自發(fā)的。其逆過(guò)程就是非自發(fā)的。2、放熱的自發(fā)反應(yīng)、放熱的自發(fā)反應(yīng)(1)甲烷燃燒：甲烷燃燒：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) H=-802.3 kJ/mol(2)鐵生銹：鐵生銹：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) H=-824 kJ/mol(3)氫氣和氧氣反應(yīng)：氫氣和氧氣反應(yīng)：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l); H=-571.6 kJ/mol3、吸熱的自發(fā)過(guò)程、吸熱的自發(fā)過(guò)程 (1)室溫下冰塊的融化；硝酸

3、鹽類(lèi)的溶解等都室溫下冰塊的融化；硝酸鹽類(lèi)的溶解等都是自發(fā)的吸熱過(guò)程。是自發(fā)的吸熱過(guò)程。(2)N2O5分解：分解： 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)； H=+56.7kJ/mol(3) 碳銨的分解：碳銨的分解：(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); H=+74.9 kJ/mol一、自發(fā)過(guò)程和自發(fā)反應(yīng)一、自發(fā)過(guò)程和自發(fā)反應(yīng)1、自發(fā)過(guò)程、自發(fā)過(guò)程：在一定條件下不需要外力：在一定條件下不需要外力作用就能自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程。作用就能自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程。2、自發(fā)反應(yīng)、自發(fā)反應(yīng)：在給定的一組條件下，一：在給定的一組條件下，一個(gè)反應(yīng)可以自發(fā)地進(jìn)行到顯著程度，就個(gè)反應(yīng)可以自發(fā)地進(jìn)行

4、到顯著程度，就稱(chēng)為自發(fā)反應(yīng)。稱(chēng)為自發(fā)反應(yīng)。（一）、自發(fā)過(guò)程的能量判據(jù)一）、自發(fā)過(guò)程的能量判據(jù)能量判據(jù)：自發(fā)過(guò)程的體系取向于從能量判據(jù)：自發(fā)過(guò)程的體系取向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)( (這時(shí)體系這時(shí)體系會(huì)對(duì)外部做功或釋放熱量會(huì)對(duì)外部做功或釋放熱量) )，這一經(jīng)，這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律就是能量判據(jù)。驗(yàn)規(guī)律就是能量判據(jù)。能量判據(jù)又稱(chēng)能量判據(jù)又稱(chēng)焓判據(jù)焓判據(jù)，即即H H0 0的反應(yīng)有自發(fā)進(jìn)行的傾向的反應(yīng)有自發(fā)進(jìn)行的傾向，焓判，焓判據(jù)是判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)是判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)之一。據(jù)之一。兩種理想氣體的混合可順利自發(fā)進(jìn)行兩種理想氣體的混合可順利自發(fā)進(jìn)行既不吸熱也不放熱的自發(fā)過(guò)程

5、既不吸熱也不放熱的自發(fā)過(guò)程H2O2O2 H2討討與與流流交交論論混亂度：混亂度：表示體系的不規(guī)則或無(wú)表示體系的不規(guī)則或無(wú)序狀態(tài)。序狀態(tài)?；靵y度的增加意味混亂度的增加意味著體系變得更加無(wú)序著體系變得更加無(wú)序混亂度與熵混亂度與熵熵：熵：熱力學(xué)上用來(lái)表示混亂度的熱力學(xué)上用來(lái)表示混亂度的狀態(tài)函數(shù)，符號(hào)為狀態(tài)函數(shù)，符號(hào)為S體系的體系的無(wú)序性越高，即混亂度越高，熵?zé)o序性越高，即混亂度越高，熵值就越大值就越大 (1)熵：熵： 用來(lái)度量體系用來(lái)度量體系 程度的物理量，程度的物理量，熵值越大，熵值越大， 程度越大，符號(hào)為程度越大，符號(hào)為 ，單位：，單位：“Jmol1K1”。 (2)熵值大小的比較：熵值大小的比較

6、： 同一種物質(zhì)不同狀態(tài)時(shí)熵值大小為：同一種物質(zhì)不同狀態(tài)時(shí)熵值大小為： S(g) S(l) S(s)。混亂混亂混亂混亂S同一物質(zhì)，在氣態(tài)時(shí)熵最大，同一物質(zhì)，在氣態(tài)時(shí)熵最大，液態(tài)時(shí)次之，固態(tài)時(shí)最小。液態(tài)時(shí)次之，固態(tài)時(shí)最小。熵變熵變（二）、自發(fā)過(guò)程（二）、自發(fā)過(guò)程熵判據(jù)熵判據(jù)熵判據(jù)：自發(fā)過(guò)程的本質(zhì)取向于由有序轉(zhuǎn)變熵判據(jù)：自發(fā)過(guò)程的本質(zhì)取向于由有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)序，導(dǎo)致體系的為無(wú)序，導(dǎo)致體系的熵增大熵增大，這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律叫做叫做熵增原理熵增原理，是反應(yīng)方向判斷的熵判據(jù)。，是反應(yīng)方向判斷的熵判據(jù)。固體的固體的溶解溶解過(guò)程、墨水過(guò)程、墨水?dāng)U散擴(kuò)散過(guò)程和氣體過(guò)程和氣體擴(kuò)擴(kuò)散散過(guò)程。過(guò)程。如：反應(yīng)過(guò)程中

7、氣體物質(zhì)的量如：反應(yīng)過(guò)程中氣體物質(zhì)的量增加增加的反應(yīng)的反應(yīng)二、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)二、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)1、能量判據(jù)：自發(fā)過(guò)程的體系取向于從高能、能量判據(jù)：自發(fā)過(guò)程的體系取向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(這時(shí)體系會(huì)對(duì)外部做功這時(shí)體系會(huì)對(duì)外部做功或釋放熱量或釋放熱量)，這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律就是能量判據(jù)。，這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律就是能量判據(jù)。2、熵判據(jù)：自發(fā)過(guò)程的本質(zhì)取向于由有序轉(zhuǎn)、熵判據(jù)：自發(fā)過(guò)程的本質(zhì)取向于由有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)序，導(dǎo)致體系的熵增大，這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)變?yōu)闊o(wú)序，導(dǎo)致體系的熵增大，這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律叫做熵增原理，是反應(yīng)方向判斷的熵判據(jù)。律叫做熵增原理，是反應(yīng)方向判斷的熵判據(jù)。說(shuō)明：說(shuō)明：(1)自發(fā)

8、過(guò)程取向于最低能量狀態(tài)的傾自發(fā)過(guò)程取向于最低能量狀態(tài)的傾向向(即能量判據(jù)即能量判據(jù))；自發(fā)過(guò)程取向于最大混亂；自發(fā)過(guò)程取向于最大混亂度的傾向度的傾向(即熵判據(jù)即熵判據(jù))3、能量判據(jù)和熵判據(jù)的應(yīng)用、能量判據(jù)和熵判據(jù)的應(yīng)用(1)由能量判據(jù)知：放熱過(guò)程常常是容易進(jìn)行的。由能量判據(jù)知：放熱過(guò)程常常是容易進(jìn)行的。(2)由熵判據(jù)知：若干熵增的過(guò)程是自發(fā)的。由熵判據(jù)知：若干熵增的過(guò)程是自發(fā)的。(3)過(guò)程的自發(fā)性只能用于判斷過(guò)程的方向，不能過(guò)程的自發(fā)性只能用于判斷過(guò)程的方向，不能確定過(guò)程是否一定會(huì)發(fā)生和過(guò)程發(fā)生的速率。確定過(guò)程是否一定會(huì)發(fā)生和過(guò)程發(fā)生的速率。(4)在討論過(guò)程的方向時(shí)，指的是沒(méi)有外界干在討論過(guò)程

9、的方向時(shí)，指的是沒(méi)有外界干擾時(shí)體系的性質(zhì)。如果允許外界對(duì)體系施加擾時(shí)體系的性質(zhì)。如果允許外界對(duì)體系施加某種作用，就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果。某種作用，就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果。(5)反應(yīng)的自發(fā)性也受外界條件的影響。如常反應(yīng)的自發(fā)性也受外界條件的影響。如常溫下石灰石分解生成生石灰和二氧化碳是非溫下石灰石分解生成生石灰和二氧化碳是非自發(fā)性的，但在自發(fā)性的，但在1273K時(shí)，這一反應(yīng)就是自時(shí)，這一反應(yīng)就是自發(fā)的反應(yīng)。發(fā)的反應(yīng)。很多情況下，簡(jiǎn)單地只用其中一個(gè)判據(jù)判斷同一很多情況下，簡(jiǎn)單地只用其中一個(gè)判據(jù)判斷同一個(gè)反應(yīng)，可能會(huì)出現(xiàn)相反的判斷結(jié)果，所以應(yīng)兩個(gè)反應(yīng)，可能會(huì)出現(xiàn)相反的判斷結(jié)果，所以應(yīng)兩個(gè)判據(jù)兼顧。由能量

10、判據(jù)個(gè)判據(jù)兼顧。由能量判據(jù)(以焓變?yōu)榛A(chǔ)以焓變?yōu)榛A(chǔ))和熵判據(jù)和熵判據(jù)組合成的復(fù)合判據(jù)組合成的復(fù)合判據(jù)(吉布斯自由能變吉布斯自由能變G)將更適合將更適合于所有的過(guò)程。于所有的過(guò)程。信息信息：體系自由能變化（體系自由能變化（ G ）綜合考慮了焓變）綜合考慮了焓變和熵變對(duì)反應(yīng)體系的影響：和熵變對(duì)反應(yīng)體系的影響： G= H-T S（為為熱力學(xué)溫度，均為正值）。在恒溫、恒壓下，用熱力學(xué)溫度，均為正值）。在恒溫、恒壓下，用 G判斷化學(xué)反應(yīng)在該狀況時(shí)自發(fā)進(jìn)行的方向顯判斷化學(xué)反應(yīng)在該狀況時(shí)自發(fā)進(jìn)行的方向顯得更為科學(xué)（得更為科學(xué)（當(dāng)當(dāng) G 0焓焓(H)判據(jù)判據(jù)熵熵(S)判據(jù)判據(jù)放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)焓變焓變熵變熵變

11、化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行自發(fā)進(jìn)行自發(fā)進(jìn)行不自發(fā)進(jìn)行不自發(fā)進(jìn)行不能定性判斷不能定性判斷不能定性判斷不能定性判斷 H0 H0 H0 S0 S0 S0 S0熵增原理熵增原理02、以下自發(fā)反應(yīng)可用能量判據(jù)來(lái)解釋、以下自發(fā)反應(yīng)可用能量判據(jù)來(lái)解釋的是的是( )A、硝酸銨自發(fā)地溶于水、硝酸銨自發(fā)地溶于水B、2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)； H=+56.7kJ/molC (NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); H=+74.9 kJ/molD、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l); H=-571.6 kJ/molD3：下列說(shuō)法正確的是：下列說(shuō)法正確的是

12、( )A、凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，、凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的， 由于吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)性的。由于吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)性的。B、自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大，非自、自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大，非自 發(fā)反應(yīng)一定是熵減小或不變發(fā)反應(yīng)一定是熵減小或不變C、自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能、自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能 實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)。D、自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能、自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能 實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)。 C 4 4、自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定、自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定是是（ ）A A、吸熱反應(yīng)；、吸熱反應(yīng)； B B、放熱反應(yīng)；、放熱反應(yīng)；C C、熵增加反應(yīng)；、熵增加反應(yīng)； D D、熵增加或者放熱反應(yīng)。、熵增加或者放熱反應(yīng)。D DCompany Logo 5、某化學(xué)反應(yīng)其、某化學(xué)反應(yīng)其H= 122 kJmol-1，S= 231 Jmol-1K-1，則此反應(yīng)在下列哪種情況下可自則此反應(yīng)在下列哪種情況下可自發(fā)進(jìn)行發(fā)進(jìn)行 ( ) A在任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行在任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行 B在任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)在任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行行 C僅在高溫下自發(fā)進(jìn)行僅在高溫下自發(fā)進(jìn)行 D僅在低溫下自發(fā)進(jìn)行僅在低溫下自發(fā)進(jìn)行A A2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)H = -78.03 kJmol-